地球上的生命极度依靠水在几个储存库间的循环，这些储水库统称水圈。水在某一储水库的逗留时间可以用其储水量除以排水流量估计。地球上最大的储水库是地幔，其次是海洋。地幔存水量是海洋的几倍，水在地幔中的逗留时间比地球年龄还要长，而在海洋中的逗留时间却只有3000年（主要经过蒸发）。海水是咸水，含盐量平均是每公斤35克（3.5%），盐主要是由火山活动所释放或提取自冷却的火成岩。地球上淡水只有咸水量的 1/40，其中的78.83%以冰的形式储在冰河与冰盖之中，水逗留时间尺度分别是数百年（前者）和十万年，20.32%是地下水，水逗留时间至数百年，而河流、湖泊有0.81%，水逗留时间由数天至数年，大气亦存0.04%，水逗留时间是数天（以下雨、降雪等形式排出）。

海洋是地球表面最大的储水库，与陆地、大气相互密切影响，又储存着大量可溶气体，为不少海洋生物所必需。海水的密度随其含盐量增大而增加，地球上海水密度的混合主要靠风搅拌，连接海面的混合层受冰水、河水、雨水等冲淡（同时亦因蒸发而增加），密度比深层的要低零点几个百分点，混合层与深层间有较大的密度和温度梯度（gradient），称为跃层（pycnocline），深度由几十至几百米，上轻下重的密度差别使海水难以越过跃层。海洋表面的水流受风的驱动和地球转动产生科里奥利力（Coriolis force）的影响，在大洋尺度，北半球形成顺时针方向表面环流（surface circulation），在南半球则是逆时针方向，对流域附近的气候有很大的影响。例如始自菲律宾的黑潮（Kuroshio），穿过我国台湾东部海域，沿着日本往东北方向流，流速达每秒1～2米，宽度达200多公里。由于黑潮的流速相当的快，可提供洄游性鱼类一条往北迁移的便捷路径，故黑潮流域中可捕捉到为数可观的洄游性鱼类，和其他受这些鱼类吸引过来觅食的大型鱼类。黑潮在日本的东边开始转往美洲方向移动，成为北太平洋洋流，北太平洋洋流碰到了美国和加拿大的陆块后，往南一支形成加利福尼亚寒流（California Current），接北赤道洋流而重返菲律宾，完成北太平洋亚热带环流（North Pacific Subtropical Gyre）。北大西洋环流（North Atlantic Gyre）的西支是影响北美洲东岸的海湾暖流（Gulf Stream），导致大气和海洋中强大旋涡的产生，其伸延到北大西洋漂流（North Atlantic Drift），使西北欧洲变得较为温暖。

海面洋流深度只有数百米，流动的水量也不过海水总量的1/10，牵动深层海水的是温盐环流（thermohaline circulation）。深海洋流主要由南北极结冰区的低温和盐分排斥（brine rejection）所驱动，冰块边缘的海水盐量剧增而快速下沉至海底。上轻下重的密度差别令深层的海水难以与上层混合，使深海洋流长距离保持其盐分与化学特性，在广阔的海水蒸发区缓慢上升，沿海面混合层回流，形成全球性的循环输送带，完成一圈需时数百年。温盐环流有传热至极区的作用，对数百年时间尺度的地球气候有重要影响。(www.daowen.com)

海洋最有规律的运动是潮汐（tide），主要源于月球引力，每天有两次涨潮和退潮，向着月球时的涨幅略大。太阳的引力也会影响涨幅，当太阳、月球、地球差不多形成一线时，便会出现天文大潮（astronomical tide），由于有相位滞后，通常望或朔后1～2天才出现。

从东南亚至南美的秘鲁、厄瓜多尔的太平洋赤道区，有一个非常有名的海洋现象：“厄尔尼诺-南方振荡”（El Nino Southern Oscillation ，ENSO），对沿海的气候与渔农业影响甚大。其主要表现是沿着赤道的中至东面太平洋有一片高温海水循环出现，为时几个月，会使印尼、澳洲变得干旱，秘鲁、厄瓜多尔则会变热和非常多雨，热带气旋活动在太平洋东增加而在太平洋西改变了产生区域，远至大西洋赤道北和南极洲的温度亦会增加，秘鲁沿海的渔获减少。厄尔尼诺的相反阶段（低温异常）称为“拉妮娜”（La Nina）。厄尔尼诺虽是重复出现，但没有固定周期，相隔时间为2～7年，平均4年。